Tìm hiểu cơ chế chủ yếu kháng thuốc kháng sinh của vi khuẩn CHỦ NHẬT, 09 THÁNG 9 2012 21:50 BIÊN TẬP VIÊN SỐ TRUY CẬP: 5681 • • • Ds Bùi Văn Nghĩa Người thầy thuốc hơn ai hết cần nắm rõ cơ chế kháng thuốc kháng sinh của vi khuẩn để từ đó có sự lựa chọn, sự kết hợp trong chỉ định thuốc kháng sinh một cách hợp lý nhất để đem lại hiệu quả cao nhất trong điều trị, tránh tạo điều kiện kháng kháng sinh đang ngày càng phổ biến. Bài này xin cung cấp một số thông tin cơ chế chủ yếu kháng thuốc kháng sinh của vi khuẩn: 1. Sinh ra các enzym như các Beta-lactamase làm mất tác dụng của thuốc. 2. Thay đổi các đích tác dụng của kháng sinh làm cho thuốc không có điểm đến để phát huy tác dụng. 3. Thay đổi tính thấm của thành tế bào vi khuẩn làm cho nồng độ kháng sinh xâm nhập vào tế bào không đủ để diệt vi khuẩn. Các kiểu kháng thuốc quan trọng này hầu hết là do thay đổi gen hoặc do đột biến chromosom hoặc thu nhận được qua plasmid hoặc transposon, còn các thay đổi khác không liên quan đến gen ít quan trọng hơn. Sử dụng kháng sinh không hợp lý là nguyên nhân chủ yếu gây chọn lọc các vi khuẩn kháng thuốc I. ĐỀ KHÁNG TRÊN CƠ SỞ GEN KHÁNG THUỐC I.1 Kháng qua trung gian chromosom Kiểu đề kháng này là do đột biến gen đã được mã hóa hoặc ở đích tác dụng của thuốc hoặc ở hệ vận chuyển, thu nhận thuốc qua màng tế bào. Tần suất đột biến tự nhiên là 10 -7 đến 10 -9 . Tần suất này thấp hơn nhiều so với tần suất đột biến trong đề kháng thu nhận được qua plasmid. Do đó đề kháng này ít quan trọng hơn đề kháng qua trung gian plasmid. Phối hợp kháng sinh trong điều trị làm giảm tần suất đột biến này. Ví dụ: Vi khuẩn có tần suất đột biến kháng lại kháng sinh A là 10 -7 (có nghĩa là trong quần thể 10 triệu vi khuẩn sẽ có 1 vi khuẩn có khả năng đột biến) và kháng lại kháng sinh B là 10 -8 thì khi phối hợp hai kháng sinh A và B trong điều trị sẽ làm giảm tần suất đột biến xuống rất thấp là 10 -7 x 10 -8 =10 -15 I.2 Kháng qua trung gian plasmid a. Đặc điểm Kiểu đề kháng này rất quan trọng trên lâm sàng với 3 lí do: - Xảy ra ở nhiều chủng vi khuấn, đặc biệt là trực khuẩn gram (-) - Kháng với nhiều thuốc (đa kháng) - Có khả năng lây truyền cao từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác bằng tiếp hợp b. Các plasmid kháng thuốc (Resistance plasmids) hay yếu tố kháng thuốc (R-factors) Các plasmid kháng thuốc là các phân tử DNA ngoài chromosom mang các gen mã hóa các enzym làm bất hoạt kháng sinh và thay đổi hệ thống vận chuyển qua màng tế bào. Yếu tố kháng thuốc này có hai đặc tính quan trọng sau: - Có thể sao chép độc lập với chromosom của vi khuẩn nên một tế bào có thể chứa nhiều sao chép. - Có thể truyền không chỉ cho tế bào cùng loài mà cả khác loài và cả khác chủng. Hiện tượng này thường gặp trong cơ chế kháng thuốc của các vi khuẩn sau: + Các cầu khuẩn gram (+) như: * Tụ cầu vàng (Staph.aureus) kháng lại penicillin G và oxacillin * Phế cầu (Streptococcus pneumoniae) kháng penicillin G * Enterococcus faecalis kháng penicillin G, aminoglycosid và vancomycin + Lậu cầu (Neisseria gonorrhoeae) kháng penicillin G + Trực khuẩn gram (-) như: * H.influenzae kháng ampicillin * Trực khuẩn mủ xanh (pseudomonas aeruginosa) kháng penicillin và các cephalosporin * Các Enterobacteriaceae như E.coli, Enterobacter cloacae, Klebsiella pneumonia và Serratia marcescens kháng Beta-lactam và aminoglycosid + Trực khuẩn lao (Mycobacteria tuberculosis) kháng isoniazid, rifampin và các thuốc chống lao khác. I.3 Kháng thuốc qua trung gian Transposon Transposon là đoạn gen được truyền trong nội tại DNA hoặc giữa các DNA như các plasmid và chromosom của vi khuẩn. II. ĐỀ KHÁNG KHÔNG TRÊN CƠ SỞ GEN KHÁNG THUỐC Một số trường hợp sau làm cho kháng sinh không ức chế hoặc giết chết được vi khuẩn: - Vi khuẩn nằm trong ổ áp xe (abscess) mà thuốc không thấm vào được do đó việc dẫn lưu ổ áp xe là rất cần thiết. - Vi khuẩn ở trong trạng thái “nghỉ” (không phát triển) do đó không nhạy cảm với các kháng sinh ức chế tổng hợp thành tế bào vi khuẩn như penicillin và cephalosporin. Tương tự như vậy thì trực khuẩn lao (M.tuberculosis) có thể “ngủ” (dormant) nhiều năm trong mô và thời gian đó nó không nhạy với thuốc. Tuy nhiên khi cơ thể vật chủ suy yếu vi khuẩn lại nhân lên và khi đó nó lại thay đổi về gen. - Trong một số hoàn cảnh đặc biệt nhất định vi khuẩn trút bỏ thành tế bào và vẫn sống như một thể nguyên sinh (protoplasts) khi đó nó cũng không nhạy cảm với các thuốc tác động trên thành tế bào như các penicillin và cephalosporin. Tuy nhiên đến một lúc nào đó nếu chúng lại tái tổng hợp vách tế bào thì chúng lại nhạy cảm với các thuốc này. - Dùng thuốc không đúng, không đủ liều, thuốc không tới được vị trí tổn thương. Điều này có thể gặp trong trường hợp dùng một số thuốc cephalosporin thế hệ 1, 2 hoặc aminoglycoside trong điều trị viêm màng não do các thuốc này không thấm được đủ vào dịch não tủy. III. CƠ CHẾ KHÁNG THUỐC CỦA MỘT SỐ NHÓM KHÁNG SINH III.1 Penicillin và Cephalosporin - Vi khuẩn sinh ra men Beta-lactamase bao gồm penicillinase và cephalosporinase có khả năng thủy phân các kháng sinh nhóm penicillin và cephalosporin. Tụ cầu vàng và một số trực khuẩn gram (-) có khả năng tiết ra các men này. Tuy nhiên các men này bị bất hoạt bởi các chất ức chế Beta-lactamase là clavulanic acid và sulbactam. Do đó khi phối hợp penicillin hoặc cephalosporin với các chất ức chế Beta-lactam này sẽ chống được sự đề kháng của các vi khuẩn sinh Beta-lactamase. - Vi khuẩn thay đổi tổng hợp protein bao penicillin (PBP) trên màng tế bào. Trường hợp này thường gặp trong các vi khuẩn như: Phế cầu, Tụ cầu vàng, Enterococcus faecalis kháng lại penicillin và cephalosporin. III.2 Vancomycin Vi khuẩn thay đổi các chuỗi peptid của peptidoglycan từ D-alanin và vị trí bao Vancomycin mà thuốc nhận ra tới D- lactate là vị trí mà thuốc không nhận ra. Cơ chế này gặp ở tụ cầu vàng và các Enteroccoci kháng Vancomycin. III.3 Aminoglycoside Vi khuẩn kháng Aminoglycoside nhờ ba cơ chế: - Biến đổi thuốc bằng quá trình phosphoryl hóa, adenyl hóa được mã hóa bởi plasmid và acetyl hóa các enzym làm thay đổi thuốc. Đây là cơ chế quan trọng nhất. - Đột biến chromosom, ví dụ như đột biến gen mã hóa protein đích ở tiểu thể 30S của ribosom vi khuẩn. - Giảm tính thấm của thành tế bào vi khuẩn đối với thuốc. III.4 Tetracyclin Giảm khả năng tiếp nhận thuốc vào vi khuẩn hoặc tăng khả năng loại thải thuốc ra khỏi vi khuẩn hoặc cả hai. Điều này làm giảm nồng độ thuốc ở trong tế bào vi khuẩn do đó vi khuẩn kháng lại thuốc. III.5 Chloramphenicol Vi khuẩn sinh enzym acetyltransferase được mã hóa ở plasmid làm acetyl hóa thuốc do đó bất hoạt thuốc. III.6 Erythromycin Vi khuẩn sinh enzym được mã hóa ở plasmid, có tác dụng methyl hóa 23S RNA, nên ngăn chặn hiện tượng gắn thuốc vào vi khuẩn. III.7 Sulfonamid Vi khuẩn kháng thuốc nhờ hai cơ chế: - Hệ thống vận chuyển được mã hóa ở plasmid gây ra chủ động đẩy thuốc ra khỏi tế bào. - Đột biến chromosom ở gan mã hóa các enzym đích như dihydropteroatsynthetase có tác dụng làm giảm áp lực gắn thuốc vào vi khuẩn. III.8 Quinolon Vi khuẩn kháng thuốc là do đột biến ở chromosom làm thay đổi DNAgynase của vi khuẩn. Kháng thuốc cũng có thể do thay đổi protein ở màng ngoài của vi khuẩn làm giảm thu nhận thuốc trong vi khuẩn. III.9 Rifampin Vi khuẩn kháng thuốc do đột biến ở chromosom hình thành tiểu đơn vị Beta của RNApolymerase của vi khuẩn làm mất tác dụng liên kết với protein của thuốc. Tần suất đột biến kháng thuốc cao (10 -5 ) do đó không được kê đơn Rifampin một mình trong điều trị, trừ trường hợp dùng để dự phòng trong thời gian ngắn cho những người tiếp xúc với bệnh nhân viêm màng não do N.meningitidis và H.influenzae. IV. CHỌN LỌC VI KHUẨN KHÁNG THUỐC IV.1 Nguyên nhân Sử dụng kháng sinh không hợp lý và lạm dụng thuốc là nguyên nhân chủ yếu gây chọn lọc các vi khuẩn kháng thuốc. Có nhiều nguyên nhân làm tăng sử dụng kháng sinh không hợp lý: - Phối hợp kháng sinh không cần thiết cho các bệnh chỉ cần dùng một kháng sinh là đủ. - Kê đơn kháng sinh cho các bệnh không do nhiễm khuẫn. - Quá lạm dụng kháng sinh trong dự phòng, trong đó chủ yếu là dự phòng trong phẫu thuật. - Kháng sinh vẫn còn được bán tự do không cần kê đơn làm thúc đẩy việc tự dùng kháng sinh không đúng. - Sử dụng kháng sinh cho động vật nuôi như là biện pháp phòng nhiễm khuẩn và kích thích tăng trưởng làm chọn lọc các vi khuẩn kháng thuốc ở động vật nuôi và từ đó truyền cho người. IV.2 Các vi khuẩn kháng thuốc chủ yếu hiện nay - Tụ cầu kháng methicillin (MRSA) - Phế cầu kháng penicillin (PRSP) - Salmonella typhi đa kháng với chloramphenicol, ampicillin, cotrimoxazol - Shigella spp kháng cotrimoxazol và a.nalidixic - Pseudomonas aeruginosa kháng các cephalosporin - Acinetobacter spp kháng các cephalosporin - Các vi khuẩn sinh ra Beta-lactamase phổ rộng (ESBLs) kháng các cephalosporin - Mycobacterium tuberculosis đa kháng với các thuốc chống lao chủ yếu như isoniazid, rifampin, pyrazinamid IV.3 Ảnh hưởng của kháng thuốc lên chế độ điều trị Do vi khuẩn gia tăng tính kháng thuốc mà các chế độ điều trị phải lần lượt thay đổi từ nhóm kháng sinh này sang nhóm kháng sinh khác được trình bày theo bảng dưới đây: . Tìm hiểu cơ chế chủ yếu kháng thuốc kháng sinh của vi khuẩn CHỦ NHẬT, 09 THÁNG 9 2012 21:50 BIÊN TẬP VI N SỐ TRUY CẬP: 5681 • • • Ds Bùi Văn Nghĩa Người thầy thuốc hơn ai hết cần nắm rõ cơ. chromosom của vi khuẩn. II. ĐỀ KHÁNG KHÔNG TRÊN CƠ SỞ GEN KHÁNG THUỐC Một số trường hợp sau làm cho kháng sinh không ức chế hoặc giết chết được vi khuẩn: - Vi khuẩn nằm trong ổ áp xe (abscess) mà thuốc. điều trị, tránh tạo điều kiện kháng kháng sinh đang ngày càng phổ biến. Bài này xin cung cấp một số thông tin cơ chế chủ yếu kháng thuốc kháng sinh của vi khuẩn: 1. Sinh ra các enzym như các Beta-lactamase